Оптический когерентный коррелятор

 

0 П И С А Н И Е ц777666 изоьеятиыия

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.12,78 (21) 2701062/18-24 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

G 06К 9/00

ГосУдаРственный комитет (23) Приори гег (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (53) УДК 681.327.12 (088.8) по делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (72) Авторы изобретения

С. В. Левый и E. К. Шмарев (71) Заявитель Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (54) ОПТИЧЕСКИЙ КОГЕРЕНТНЪ|Й КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к технике обработки информации в когерентных оптических системах, в частности к устройствам, предназначенным для осуществления оперативного анализа информационных свойств радиосигналов на основе вычисления автои взаимокорреляционных функций.

Известны когерентные оптические системы для вычисления авто- и взаимокорреляционных функций, на базе которых возможно осуществить последовательное вычисление различных сечений двумерной функции неопределенности входного сигнала (1 — 4).

Из известных оптических корреляторов наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является двух координатный оптический коррелятор с обобщенной голограммой (5).

Известный коррелятор содержит два разноволновых лазера, на оптической оси одного иЗ которых после коррелятора расположен держатель разнесенных по одной оси объектмодуляторов, имеющий окно для ввода восстанавливающего пучка, объективы прямого и обратного преобразования

Фурье, а в частной плоскости размещена полупроводниковая регистрирующая пластина и светофильтр, пропускающий излучение второго восстанавливающего лазера.

Недостатком известного коррелятора является то, что с его помощью нельзя получить двумерную функцию неопределенности входного сигнала, что ограничивает его функциональные возможности при решении задач оперативного анализа радиосигналов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей известного устройства посредством реализации вычис1о ления двумерной функции неопределенности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном оптическом корреляторе, сбдержащем последовательно расположенные на одной оптической оси импульсный лазер, коллиматор, отклоняющее зеркало, модуляторы, расположенные в плоскости, перпендикулярной оптической оси, объектив прямого преобразования Фурье, регистрирующую пластину и светофильтр, объектив обратного преобразования Фурье, восстанавливающий лазер, расположенный на другой оптической оси и оптически связанный с отклоняющим зеркалом, модуляторы выполнены с разными скоростями распространения акустических волн и ориентированы один относительно другого под углом, косинус которого равен отношению скоростей распространения акустических волн в модуляторах, а между светофильт777660 ванне, и

Ui 2 (>х) F (Ui,2 (Х, у)), 2к 2

О) ..: 4 а = 7 °

gf 7f (3) 30

3 ром и объективом обратного преобразования Фурье расположена цилиндрическая линза, ось которой параллельна или перпендикулярна оси, проходящей через центры модуляторов.

На чертеже изображена схема устройства для оптического вычисления функции неопределенности.

Оптический коррелятор содержит последовательно расположенные импульсный лазер 1 с длиной волны излучения Л1, коллиматор 2, держатель акустических объектмодуляторов 3, объектив 4 прямого Фурье— преобразования, полупроводниковую пластину 5, предназначенную для записи динамической голограммы, светофильтр 6 с пропусканием на длине волны Л2, На второй оптической оси последовательно расположены лазер 7 с длиной волны излучения

Л2, которая выбрана такой, чтобы можно было легко осуществить селекцию волны Л2 от Л1 (например Л1 — — 6943А и Л2 — — 4480А), линза 8, которая совместно с зеркалом 9 и объективом 4 через окно в держателе объект-модуляторов 3 предназначена для формирования восстанавливающего светового пучка в плоскости голограммы 5, цилиндрическая линза 10 и объектив 11, плоскость

12 регисг ции вычисленных значений функцйи неопределенности.

Уетройсчво, работает следующим образом, Коллимирова нный пучок когерентного света от лазера 1 освещает в течение кратковременного импульса два акустических модулятора, расположенных в держателе 3, Если время импульса мало и акустическую волну можно рассматривать как стационарное поле комплексной амплитуды света, то можно записать

U (х, у) = U, (х + а) О (у ) +

+ U, (х — а) S (у — bx), (1) где b=tga, (n — угол поворота второго модулятора относительно оси х), x=vt+x<, (v — скорость распространения акустической волны), 2а — расстояние между центрами модуляторов по оси х.

Если скорости распространения акустических волн в модуляторе связаны соотношением v — — v2 cos а, то одинаковые входные сигналы будут преобразованы в одинаковые по оси х поля комплексной амплитуды света. Распределение интенсивности можно представить в виде

1(ю„щ ) =!Р(у (х, v)ll = t U,(þ„)! + IU. (щ )I +

+ U, (а,) U2 (u + bo ) exp (2/а„а + / ha(+

+ U> (м ) U, (а, + b

5 будет соответствовать с точностью до по15 стоянного множителя выражению (2), но уже на длине волны второго восстанавливающего лазера. Цилиндрическая линза 10 и объектив 11 осуществляют обратное

Фурье — преобразование поля комплексной амплитуды света (на Л2) из плоскости 5 в плоскость 12 по оси х и отображение по оси у. В результате поля комплексной амплитуды в выходной плоскости 12 можно представить в виде

U (xiV ) = . (IU (.)Г + IU. (.)I 1 +

CO

+ I U, (в„)У2 (o>Ä + Ью ) ехр / X

X (у рд + а,х) с/а Я В (х + 2а) +

OO

+ s U>(u> ) U,(

35 — OO

X (у pb + > х) du> Я о (х — 2а) =... +

+ «P jY 1 b J / (.) U. (. + b1,) X

X ехр /хафа, (4) Два последующих члена в выражении (3)

45 соответствуют функции f(x,у ), а соответствующее поле интенсивности света f f* определяет искомую двумерную функцию неопределенности входного сигнала U(x). Координата у соответствует оси доплеровских

50 частотных сдвигов исследуемого сигнала.

Таким образом, на выходе системы наблюдаются два симметричных световых поля, распределение интенсивности света в которых определяется функцией неопределенности двух сигналов, подаваемых на входные акустические модуляторы системы.

Использование предлагаемого изобретения позволяет существенно расширить функциональные возможности оптических

„систем обработки сигналов. Применение предлагаемого устройства для оперативного анализа сигналов в темпе их поступления позволит избежать использования крупных дорогостоящих цифровых систем и дает существенный экономический эффект, 777660

Формула изобретения

Составитель Е. Шмарев

Техред В. Серякова

Редактор Г. Петрова

Корректор Е. Николаева

Заказ 225!17 Изд. М 582 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Оптический когерентный коррелятор, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси импульсный лазер, коллиматор, отклоняющее зеркало, модуляторы, расположенные в плоскости, перпендикулярной оптической оси, объектив прямого преобразования Фурье, регистрирующую пластину и светофильтр, объектив обратного преобразования Фурье, восстанавливающий лазер, расположенный на другой оптической оси и оптически связанный с отклоняющим зеркалом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей коррелятора посредством оптического вычисления двумерной функции неопределенности входного сигнала, модуляторы выполнены с разными скоростями распространения акустических волн и ориентированы один относительно другого под углом, косинус которого равен отношению скоростей распространения акустических волн в модуляторах, а между

5 светофильтром и объективом обратного преобразования Фурье расположена цилиндрическая линза, ось которой параллельна или перпендикулярна оси, проходящей через центры модуляторов.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. W. Maloney. IEEE Spectrum, 1969, т, 6, с. 40.

2. ТИИЭР, 1977, т. 65, № 1.

Г5 3. Патент Франции № 2211147, кл. G 06К

9/00, опублик. 1974.

4. Патент США № 3510223, кл. 356 †, опублик. 1970.

5. Авторское свидетельство СССР

¹ в 55t8I44665500, кл. G 06К 9/00, 1977 (прототип).